JP5710030B2 - 永久磁石電動機の制御装置および制御方法 - Google Patents
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Description
図1は、この発明の実施の形態1による永久磁石電動機の制御装置の構成を示したブロック図である。本発明に係る永久磁石電動機の制御装置および制御方法は、電気自動車やハイブリッド自動車のモータだけでなく、他のあらゆる種類のモータ駆動システムにも適用可能である。
また、基準温度である20℃を下回る温度の場合、磁石の磁束は基準温度に比べて増加するので、電流補正器18は電流指令値を減少させるように出力して、トルクの増加を補正する。
図8は、この発明の実施の形態2による永久磁石電動機の制御装置および制御方法に用いられる制御コントローラのフローチャートの図である。上記の図3に示した実施の形態1との変更点は、磁石の温度推定方法が異なる。実施の形態1では、図3のステップS34,S35で、Δt秒間の電動機回転数の減少度合いと回転子の慣性とから鉄損と機械損との和(鉄損+機械損)を求め、ステップS36で、算出した鉄損と機械損との和と第1の磁石温度情報とを参照して温度情報を推定していた。本実施の形態2では、図3のステップS34,S35の代わりに、図8のステップS40で、電力変換器2にて、永久磁石電動機1の端子間誘起電圧を測定し、図3のステップS36の代わりに、図8のステップS41で、磁石温度推定器17にて、永久磁石電動機1の回転数(角速度)と端子間誘起電圧とから電機子鎖交磁束を算出する。電機子鎖交磁束φaは、端子間誘起電圧をV、永久磁石電動機1の極対数をPn、ステップS33で測定した回転数(角速度)をω1とすると、次式(2)で算出できる。
実施の形態1および2では、回転子位置検出器7として、レゾルバやエンコーダなどの既存の装置を用いる例を記載したが、回転子位置検出は、永久磁石電動機1の端子間誘起電圧から算出することにより行ってもよい。永久磁石電動機1の端子間誘起電圧は実施の形態2において用いており、誘起電圧のゼロクロス(図10参照)の間隔ΔT3を測定しておけば、永久磁石電動機1の電気角1周期の時間は2×ΔT3となるため、永久磁石電動機1の極対数PnとΔT3より、永久磁石電動機1の回転速度R[r/min]は、R=60/(Pn×2×ΔT3)であらわすことができる。これにより、回転数を容易に測定できる。また、回転子位置検出器7による検出と誘起電圧のゼロクロスの測定との双方を備えておけば、回転子位置検出器7の故障や誘起電圧の巻線短絡などを検出可能である。
Claims (5)
- クラッチにより負荷から切り離されて無通電状態で回転する状態の永久磁石電動機の回転子の回転数を検出する回転子位置検出器と、
検出された前記回転数に基づいて前記永久磁石電動機の磁石温度を推定する磁石温度推定器と、
前記推定された磁石温度に基づいて前記永久磁石電動機に対する電流指令を補正するための補正量を求める電流補正器と、
前記補正量に基づいて前記永久磁石電動機を駆動する電力変換器を制御する駆動制御装置と
を備え、
前記磁石温度推定器は、
前記永久磁石電動機の電機子鎖交磁束と、前記永久磁石の磁石温度との関係を示す第2の磁石温度情報をマップとして求めた第2の磁石温度マップを予め格納しており、
前記回転子位置検出器によって検出された前記回転数と、前記電力変換器によって検出された前記永久磁石電動機の端子間誘起電圧に基づいて電機子鎖交磁束を算出し、
算出した電機子鎖交磁束と前記第2の磁石温度マップとから、前記永久磁石の磁石温度を推定する
永久磁石電動機の制御装置。 - クラッチにより負荷から切り離されて無通電状態で回転する状態の永久磁石電動機の回転子の回転数を検出する回転子位置検出器と、
検出された前記回転数に基づいて前記永久磁石電動機の磁石温度を推定する磁石温度推定器と、
前記推定された磁石温度に基づいて前記永久磁石電動機に対する電流指令を補正するための補正量を求める電流補正器と、
前記補正量に基づいて前記永久磁石電動機を駆動する電力変換器を制御する駆動制御装置と
を備え、
前記磁石温度推定器は、
前記回転子の回転数と、前記回転子の鉄損と機械損との和と、前記永久磁石の磁石温度との関係を示す第1の磁石温度情報をマップとして求めた第1の磁石温度マップを予め格納しており、
前記回転子位置検出器によって検出された前記回転数の回転勾配と前記回転子の慣性とに基づいて鉄損と機械損との和を算出し、
算出した鉄損と機械損との和と検出された前記回転数とに基づいて、前記第1の磁石温度マップを参照して、前記永久磁石の磁石温度を推定する
永久磁石電動機の制御装置。 - 前記電流補正器は、
同一トルク時の前記永久磁石の磁石温度と前記電流指令を補正するための補正量との関係を示す電流−温度補正量マップ、前記電力変換器の最大電流値、および、前記永久磁石が減磁開始する時の前記永久磁石の磁石温度と前記永久磁石が減磁する最大電流との関係を示す磁石減磁開始時の電流−温度マップを予め格納しており、前記磁石温度推定器によって推定された前記磁石温度を用いて、前記電流−温度補正量マップ、前記電力変換器の最大電流値、前記磁石減磁開始時の電流−温度マップのうちの最も小さい値を参照して、前記補正量とする
請求項1または2に記載の永久磁石電動機の制御装置。 - クラッチにより負荷から切り離された無通電状態で回転可能な永久磁石電動機の制御方法であって、
前記永久磁石電動機の回転を検知するステップと、
前記永久磁石電動機への通電状態を検知するステップと、
前記検知の結果、前記永久磁石電動機が回転していて、且つ、無通電状態の場合に、前記永久磁石電動機の回転数を測定するステップと、
前記測定された回転数に基づき、前記永久磁石電動機の磁石温度を推定するステップと、
前記推定した磁石温度に基づき、前記永久磁石電動機に対する電流指令を補正する補正量を抽出するステップと、
前記補正量に基づいて、前記永久磁石電動機を駆動する電力変換器を制御するステップと
を備え、
前記磁石温度を推定するステップは、
前記永久磁石電動機の電機子鎖交磁束と、前記永久磁石の磁石温度との関係を示す第2の磁石温度情報をマップとして求めた第2の磁石温度マップを予め格納するステップと、
前記回転子位置検出器によって検出された前記回転数と、前記電力変換器によって検出された前記永久磁石電動機の端子間電圧に基づいて電機子鎖交磁束を算出するステップと、
算出した電機子鎖交磁束と前記第2の磁石温度マップとから、前記永久磁石の磁石温度を推定するステップと
を備えている
永久磁石電動機の制御方法。 - 前記補正量を抽出するステップは、
同一トルク時の前記永久磁石の磁石温度と前記電流指令を補正するための補正量との関係を示す電流−温度補正量マップ、前記電力変換器の最大電流値、および、前記永久磁石が減磁開始する時の前記永久磁石の磁石温度と前記永久磁石が減磁する最大電流との関係を示す磁石減磁開始時の電流−温度マップを予め格納するステップと、
前記磁石温度を推定するステップによって推定された前記磁石温度を用いて、前記電流−温度補正量マップ、前記電力変換器の最大電流値、前記磁石減磁開始時の電流−温度マップのうちの最も小さい値を参照して、前記補正量を求めるステップと
を備えている
請求項4に記載の永久磁石電動機の制御方法。
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